一种自动变速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种自动变速器。现有变速器不能根据扭矩来实施换档，且输入轴与输出轴间硬性连接，容易因外界情况变化造成动力源损坏。本实用新型包括输入轴、输出轴以及离合机构，变速器设有扭矩控制机构，扭矩控制机构包括内传动套，所述内传动套外可转动地套装一外传动套，内传动套通过低速齿组件与输出轴联动，外传动套通过高速齿组件与输出轴联动，使得输入轴通过离合机构实现在内传动套和外传动套间切换驱动输出轴。在原有变速器结构上增设可复位转动的内传动套，使得输出轴与输入轴间由原先的硬性连接改进为具有缓冲的柔性连接，有效防止因输出轴因受外力作用而损坏动力源，提高变速器应对突发变力的能力，延长变速器使用寿命。
【专利说明】
一种自动变速器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及变速箱领域，具体涉及一种自动变速箱。
【背景技术】
[0002]随着绿色能源车逐渐进入人们生活，对于能源车的行驶能耗、行驶舒适性、行驶稳定性等性能均提出了更高的要求，其中，变速器是关键环节。现有变速器不设机械扭矩控制机构，直接通过转速来自动调整变速器的数比，在结构上，变速器的齿轮直接套装连接在输入轴上，使得输出轴与动力源间进行了硬性连接，容易因输出轴突然受力而损坏动力源，此夕卜，此种结构的变速器利用输入轴转速提供的离心力来驱动离合器片与传动毂间离合并在低速档和高速档间切换，当输入轴为低转速时变速器处于低速档，能提供较大扭矩，输入轴为高转速时为高速档，只能提供较低的扭矩，在高速情况下，容易因动力不足而引发的各种失效或性能的下降，存在安全隐患。
【实用新型内容】
[0003]为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种自动变速器，利用机械结构实现依据扭矩需求进行换档，既确保变速器使用稳定性，还有效简化生产工艺，降低成本。
[0004]本实用新型通过以下方式实现:一种自动变速器，包括输入轴、输出轴以及离合机构，所述变速器上设有一扭矩控制机构，所述扭矩控制机构包括可复位转动地套装在所述输入轴上的内传动套，所述内传动套外可转动地套装一外传动套，所述内传动套通过一低速齿组件与所述输出轴联动，所述外传动套通过一高速齿组件与所述输出轴联动，所述内传动套与外传动套间通过离合机构连断，使得所述输入轴通过所述离合机构实现在内传动套和外传动套间切换驱动所述输出轴。在原有变速器结构上增设可复位转动的内传动套，输入轴通过内传动套来驱动低速齿组件或者设于外传动套上的高速齿组件，并最终驱动输出轴旋转，使得输出轴与输入轴间由原先的硬性连接改进为具有缓冲的柔性连接，有效防止因输出轴因受外力作用而损坏动力源，有效提高变速器应对突发变力的能力，延长变速器使用寿命。
[0005]作为优选，所述低速齿组件包括套装在内传动套上且与内传动套联动的低速小齿以及套装在输出轴上的低速大齿，所述低速大齿与输出轴间夹设一单向轴承，使得输入轴通过高速齿组件驱动输出轴时低速大齿相对于输出轴独立旋转。所述高速齿组件包括套装在外传动套上且与外传动套联动的高速小齿以及套装在输出轴上且与输出轴联动的高速大齿。由于动力源输出功率为定值，当输出转速较高时，扭矩较小，反之则输出转速较小，扭矩较大。单向轴承是指向轴承只能向一个方向润滑转动，向另一个方向转动时，轴承起到卡死传动的作用，也就是说，当输入轴和输出轴间通过低速齿组件进行传动时，低速大齿向正向转动，单向轴承能将低速大齿受到的作用力传递至输出轴上，使得输出轴进行转动。当输入轴和输出轴间通过高速齿组件进行传动时，虽然低速小齿仍旧会跟随内传动套转动，但输出轴会在高速大齿作用下作高速转动，使得低速大齿相对输出轴是作反向转动，此时单向轴承使得低速大齿与输出轴间独立转动且互不干涉，确保高速齿组件正常工作。
[0006]所述高速齿组件包括套装在外传动套上且与外传动套联动的高速小齿以及套装在输出轴上且与输出轴联动的高速大齿。高速齿组件具有较小的减速比，低速齿组件具有较大的减速比。
[0007]作为优选，扭矩控制机构包括套装在所述输入轴上的弹性元件以及设于所述内传动套上的离合控制组件，通过输入轴与输出轴间扭矩差值驱使弹性元件形变并触发离合控制组件控制所述离合机构。内传动套与输入轴间通过设置弹性元件来实现内传动套可复位转动，使得输入轴与内传动套间能因扭矩不同而驱使弹性元件形变，进而触发离合控制组件干涉离合机构动作，使得变速器能同时通过依据转速和扭矩来调整档位，将动力限定在设定的范围内，以避免因动力不足而引发的各种失效或性能的下降，确保动力源安全。当输入轴与输出轴间扭矩相近时，弹性元件变形较小，不会触发离合控制组件，反之，则触发离合控制组件，变速器通过换档来提高扭矩输出，满足高速状态下输出轴对扭矩的要求。
[0008]作为优选，所述弹性元件一端固接在输入轴上，另一端固接在内传动套上，使得所述输入轴通过弹性元件驱动内传动套转动。弹性元件既在输入轴和内传动套间起到传动作用，还起到感知扭矩差值的作用，弹性元件的形变大小作为换档依据。弹性元件两端分别于输入轴和内传动套固接，确保弹性元件传动效率。
[0009]作为优选，所述离合控制组件包括径向贯穿内传动套的顶杆，所述输入轴上设有与所述顶杆匹配且沿输入轴周向变径的驱动段，顶杆内端抵触在所述驱动段表面上，外端与离合机构搭接匹配，所述顶杆随着输入轴转动作伸缩运动。顶杆内端抵触在驱动段表面，由于驱动端表面沿周向变径设置，当输入轴与内传动套间因扭矩差值而克服弹性元件阻力发生相对转动时，顶杆会因与其抵触的驱动段局部半径变化进行径向外伸运动，进而通过顶杆外端干涉离合机构动作。沿输入轴周向变径是指输入轴周向各区段的半径数值会变化，从径向截面上看，输入轴周缘呈非圆的弧形，顶杆内端抵触区域的半径数值由小变大时，顶杆会在输入轴外壁驱动下，被推离输入轴轴线。
[0010]作为优选，所述离合机构包括可转动地套装在所述内传动套上的外传动套、固接在所述外传动套上的传动毂、固接在所述内传动套上的环状底座以及可摆动地连接在所述底座上的离合器片，所述传动毂设有一沿所述底座外缘间隔设置的包边，所述离合器片随底座转动形成的离心力实现与所述包边在贴合状态和分离状态间切换。传动毂与外传动套联动，当输入轴转速较大时，离合器片在离心力作用下向外摆动，进而与传动毂包边抵触贴合，使得外传动套与内传动套联动，当输入轴转速较小时，离合器片不会外摆或者与包边的贴合力度不足以驱使外传动套与内传动套联动。
[0011 ]作为优选，所述离合器片至少为两片，且沿所述底座周向布置，所述离合器片通过设于其首部的销轴可摆动地连接在底座上，相邻离合器片的首端和尾部间通过拉簧实现所述离合器片在贴合状态以及分离状态间往复切换。离合器片沿底座周向布置，能获得多个分布均匀的驱动外传动套的贴合区段，既有效提高传动效率，还能均化传动毂各区段磨损，延迟使用寿命。离合器片在离心力作用下摆动至与传动毂贴合的贴合工位，当离心力减小或消失后，离合器片会在拉簧作用下与传动毂脱离，并回复至分离工位。离合器片以销轴为中心进行摆动，由于销轴位于离合器片首部，使得离合器片尾部能在离心力作用下克服首部离心力并外摆。
[0012]作为优选，所述离合器片呈弧形，其首端设有一体成形且沿底座径向设置的抵触柱，所述抵触柱的外延端可活动地抵触所述顶杆外端，所述抵触柱中段形成所述拉簧固接工位。弧形离合器片相互围合设置在包边内，离合器片处于分离状态时，离合器片首尾抵触，且与包边间隔设置，当输入轴与内传动轴间扭矩差值较大并驱使弹性元件形变时，顶杆向外伸出并顶在抵触柱的外延端上，由于抵触柱受力，使得离合器片从贴合工位摆动至分离工位，使得离合器片与传动毂分离，使得内传动套与外传动套间互不联动，输入轴上的驱动力只能通过内传动套外输。
[0013]本实用新型的有益效果:在原有变速器结构上增设可复位转动的内传动套，输入轴通过内传动套来驱动低速齿组件或者设于外传动套上的高速齿组件，并最终驱动输出轴旋转，使得输出轴与输入轴间由原先的硬性连接改进为具有缓冲的柔性连接，有效防止因输出轴因受外力作用而损坏动力源，有效提高变速器应对突发变力的能力，延长变速器使用寿命;此外，通过增设弹性元件，使得输入轴与内传动套间能因扭矩不同而驱使弹性元件形变，进而触发离合控制组件干涉离合机构动作，使得变速器能同时通过依据转速和扭矩来调整档位，以避免因动力不足而引发的各种失效或性能的下降，确保动力源安全。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型结构不意图；
[0015]图2为本实用新型剖视结构示意图；
[0016]图3为离合机构处于分离状态且顶杆未被触发时的剖视结构示意图；
[0017]图4为离合机构处于贴合状态且顶杆未被触发时的剖视结构示意图；
[0018]图5为图4状态时顶杆与驱动段间配合关系剖视结构示意图；
[0019]图6为离合机构处于分离状态且顶杆被触发时的剖视结构示意图；
[0020]图7为图6状态时顶杆与驱动段间配合关系剖视结构示意图；
[0021]图中:1、输入轴，2、输出轴，3、内传动套，4、外传动套，5、低速小齿，6、低速大齿，7、单向轴承，8、高速小齿，9、高速大齿，1、弹性元件，11、顶杆，12、驱动段，13、传动毂，14、底座，15、离合器片，16、包边，17、销轴，18、拉簧，19、抵触柱。
【具体实施方式】
[0022]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。
[0023]如图1、2所示的一种自动变速器，由输入轴1、输出轴2以及离合机构组成，所述变速器上设有一扭矩控制机构，所述扭矩控制机构包括可复位转动地套装在所述输入轴I上的内传动套3，所述内传动套3外可转动地套装一外传动套4，所述内传动套3通过一低速齿组件与所述输出轴2联动，所述外传动套4通过一高速齿组件与所述输出轴2联动，所述内传动套3与外传动套4间通过离合机构连断，使得所述输入轴I通过所述离合机构实现在内传动套3和外传动套4间切换驱动所述输出轴2;所述低速齿组件包括套装在内传动套3上且与内传动套3联动的低速小齿5以及套装在输出轴2上的低速大齿6，所述低速大齿6与输出轴2间夹设一单向轴承7，使得输入轴I通过高速齿组件驱动输出轴2时低速大齿6相对于输出轴2独立旋转;所述高速齿组件包括套装在外传动套4上且与外传动套4联动的高速小齿8以及套装在输出轴2上且与输出轴2联动的高速大齿9。
[0024]在实际操作中，为了使得低速小齿5与内传动套3联动以及高速小齿8与外传动套4联动，所述内传动套3—端穿过外传动套4并固接所述低速小齿5，输入轴I 一端穿过内传动套3并与动力源连接。
[0025]在实际操作中，所述低速小齿5与内传动套3间、高速小齿8与外传动套4间、高速大齿9与输出轴2间、低速大齿6与单向轴承7间以及单向轴承7与输出轴2间均可以通过键连接，实现有效传动。
[0026]在实际操作中，扭矩控制机构包括套装在所述输入轴I上的弹性元件10以及设于所述内传动套3上的离合控制组件，通过输入轴I与输出轴2间扭矩差值驱使弹性元件10形变并触发离合控制组件控制所述离合机构。所述弹性元件10—端固接在输入轴I上，另一端固接在内传动套3上，使得所述输入轴I通过弹性元件10驱动内传动套3转动。
[0027]在实际操作中，所述离合机构包括可转动地套装在所述内传动套3上的外传动套
4、固接在所述外传动套4上的传动毂13、固接在所述内传动套3上的环状底座14以及可摆动地连接在所述底座14上的离合器片15，所述传动毂13设有一沿所述底座14外缘间隔设置的包边16，所述离合器片15随底座14转动形成的离心力实现与所述包边16在贴合状态和分离状态间切换。离合器片15与包边16处于贴合状态时，离合器片15处于贴合工位时，离合器片15的尾部外缘与包边16内侧壁贴合，实现摩擦传动;离合器片15与包边16处于分离状态时，离合器片15处于分离工位时，离合器片15的尾部外缘与包边16内侧壁间存在间隙，两者互不干涉。
[0028]在实际操作中，所述离合器片15呈弧形，其首端设有一体成形且沿底座14径向设置的抵触柱19，所述抵触柱19的外延端可活动地抵触所述顶杆11外端，所述抵触柱19中段形成所述拉簧18固接工位。抵触柱19与离合器片15—体形成，且抵触柱19的外延端为径向向内朝向顶杆11设置，并与顶杆11抵触传递作用力。
[0029]当输入轴I处于静止状态时，动力源没有向变速器输送动力，此时，内传动套3与输入轴I间没有相对运动，驱动段12利用其上的小径区域抵触所述顶杆11内端，使得顶杆11没有向外伸的驱动力，顶杆11会根据自身重力选择搭接在驱动段12表面或者抵触柱19外延端上，但不会干涉离合机构动作；离合器片15由于没有离心力作用而在拉簧18作用下处于分离状态，离合器片15与传动毂13包边16间存在间隙。
[0030]当输入轴I处于低速转动时，由于动力源的功率一致，使得输入轴I具有较大的扭矩，能满足输出轴2对扭矩的要求，在传动过程中，如图3所示，一方面，输入轴I通过弹性元件10带动内传动套3转动，由于内传动套3转速较低，离合器片15产生的离心力小于拉簧18的拉力，离合机构仍旧处于分离状态，另一方面，旋转的内传动套3带动套装其上的低速小齿5转动，进而通过低速大齿6带动输出轴2转动，输出轴2具有较小的转速以及较大的扭矩，单向轴承7在此过程中为正向转动，低速大齿6不会相对于输出轴2作相对转动，单向轴承7会将低速大齿6上的驱动力完整传送至输出轴2上。由于输入轴I转速较小，离合机构始终处于分离状态，无论顶杆11是否被触发，离合机构始终处于分离状态。
[0031]当输入轴I处于高速转动且对扭矩要求较小时，在传动过程中，如图4、5所示，一方面，输入轴I通过弹性元件10带动内传动套3转动，由于两者间扭矩差值较小，弹性元件10发生形变较小，不会促使顶杆11外伸，内传动套3通过底座14带动离合器片15以输入轴I为中心进行旋转，由于转速较高，使得离合器片15形成的离心力能抵消拉簧18作用力后以销轴17为中心向外摆动，使得离合器片15外缘壁面抵触在包边16上，进而使得与传动毂13固接的外传动套4与离合器片15—起转动，旋转的外传动套4带动套装其上的高速小齿8转动，进而通过高速大齿9带动输出轴2转动，输出轴2具有较高转速以及较小的扭矩，另一方面，虽然内传动套3会通过低速小齿5带动低速大齿6配合，但由于高速大齿9在高速小齿8带动下使得输出轴2具有更大的转速，使得低速大齿6相对于输出轴2是作反向转动，此时，单向轴承7能起到低速大齿6和输出轴2作相对独立地转动，且互不干涉，确保高速齿组件顺利运转。
[0032]当输入轴I处于高速转动且输出轴2突然出现大扭矩需求时，如图6、7所示，输入轴I与内传动套3间的扭矩差值因输出轴2对扭矩需求提高而增加，弹性元件10会因扭矩差值变大而发生扭曲形变，输入轴I与内传动套3间会发生相对转动，使得与顶杆11对应的驱动段12由小径区段转向大径区段，顶杆11在驱动段12表面的抵触驱动下径向向外移动并抵触在抵触柱19的外延端上，处于贴合工位的离合器片15会因抵触柱19被顶起而恢复至分离工位，使得输入轴I与输出轴2间的传动由原先的高速齿组件切换为低速齿组件，以此使得输出轴2具有较高的扭矩以满足其对扭矩的需求，起到保护动力源的作用，在此过程中，单向轴承7由反向转动切换为正向传动。
[0033]当输出轴2对扭矩需求变小后，错位的输入轴I和内传动套3会在弹性元件1驱动下恢复至原有状态，使得顶杆11失去大径区段支撑，顶杆11会根据自身重力选择搭接在驱动段12表面或者抵触柱19外延端上，不再干涉离合机构动作。
[0034]当输出轴2由高转速转为低转速时，由于离心力减弱，使得离合器片15会在拉簧18作用下切换至分离工位，并由低速齿组件实现输入轴I与输出轴2间传动。
[0035]在实际操作中，所述输入轴I由静止经低速向高速变化，在变速器传动由低速齿组件向高速齿组件切换时，离合器片15转动形成的离心力要同时满足以下条件:1、由于离合器片15是以销轴17为中心摆动，以销轴17为中心将离合器片15划分为前部和尾部，离合器片15尾部形成的离心力要大于离合器片15首部形成的离心力;2、前部离心力与尾部离心力间差值还大于拉簧18作用力；3、尾部离心力在抵消首部离心力和拉簧18作用力后，抵触在包边16内侧壁上的作用力形成的摩擦力能满足外传动套4旋转的要求。同时满足上述三个条件，才能使得变速器传动由低速齿组件向高速齿组件切换。
[0036]在实际操作中，所述离合控制组件包括径向贯穿内传动套3的顶杆11，所述输入轴I上设有与所述顶杆11匹配且沿输入轴I周向变径的驱动段12，顶杆11内端抵触在所述驱动段12表面上，外端与离合机构搭接匹配，所述顶杆11随着输入轴I转动作伸缩运动。所述内传动套3—侧设有供顶杆11外传的穿孔，当弹性元件10没有发生形变时，穿孔位置与驱动段12周向上的小径区段对应。所述离合器片15至少为两片，且沿所述底座14周向布置，所述离合器片15通过设于其首部的销轴17可摆动地连接在底座14上，相邻离合器片15的首端和尾部间通过拉簧18实现所述离合器片15在贴合状态以及分离状态间往复切换。所述驱动段12的径向截面上看，小径区段和大径区段间隔设置，且数量与顶杆11数量对应，顶杆11数量与离合器片15数量对应，使得各顶杆11能在对应的小径区段和大径区段间移动而实现伸缩功能，例如离合器片15为三片，顶杆11数量也为三根，所述驱动段12截面为类正三角形，其中，三边为弧形，三个角为圆角过渡，三个角形成大径区段，三边形成小径区段，通过选择合适的弹性元件10参数使得内传动套3与输入轴I间相对转动角度限制在60°内，所述顶杆11数量以及驱动段12截面轮廓可以根据实际情况而变化，均应视为本实用新型的具体实施例。
[0037]在实际操作中，所述弹性元件10为扭簧，也可以为其它具有弹性回复力的部件，均应视为本实用新型的具体实施例。
【主权项】
1.一种自动变速器，包括输入轴(I)、输出轴(2)以及离合机构，其特征在于，所述变速器上设有一扭矩控制机构，所述扭矩控制机构包括可复位转动地套装在所述输入轴(I)上的内传动套(3)，所述内传动套(3)外可转动地套装一外传动套(4)，所述内传动套(3)通过一低速齿组件与所述输出轴(2)联动，所述外传动套(4)通过一高速齿组件与所述输出轴(2)联动，所述内传动套(3)与外传动套(4)间通过离合机构连断，使得所述输入轴(I)通过所述离合机构实现在内传动套(3)和外传动套(4)间切换驱动所述输出轴(2)。2.根据权利要求1所述的一种自动变速器，其特征在于，所述低速齿组件包括套装在内传动套(3)上且与内传动套(3)联动的低速小齿(5)以及套装在输出轴(2)上的低速大齿(6)，所述低速大齿(6)与输出轴(2)间夹设一单向轴承(7)，使得输入轴(I)通过高速齿组件驱动输出轴(2)时低速大齿(6)相对于输出轴(2)独立旋转。3.根据权利要求2所述的一种自动变速器，其特征在于，所述高速齿组件包括套装在外传动套(4)上且与外传动套(4)联动的高速小齿(8)以及套装在输出轴(2)上且与输出轴(2)联动的尚速大齿(9)。4.根据权利要求3所述的一种自动变速器，其特征在于，所述低速大齿(6)半径与低速小齿(5)半径间比值大于所述高速大齿(9)半径与高速小齿(8)半径间比值。5.根据权利要求1-4任一所述的一种自动变速器，其特征在于，扭矩控制机构包括套装在所述输入轴(I)上的弹性元件(10)以及设于所述内传动套(3)上的离合控制组件，通过输入轴(I)与输出轴(2)间扭矩差值驱使弹性元件(10)形变并触发离合控制组件控制所述离合机构。6.根据权利要求5所述的一种自动变速器，其特征在于，所述弹性元件(10)—端固接在输入轴(I)上，另一端固接在内传动套(3 )上，使得所述输入轴(I)通过弹性元件(1 )驱动内传动套(3)转动。7.根据权利要求5所述的一种自动变速器，其特征在于，所述离合控制组件包括径向贯穿内传动套(3)的顶杆(11)，所述输入轴(I)上设有与所述顶杆(11)匹配且沿输入轴(I)周向变径的驱动段(12)，顶杆(11)内端抵触在所述驱动段(12)表面上，外端与离合机构搭接匹配，所述顶杆(11)随着输入轴(I)转动作伸缩运动。8.根据权利要求7所述的一种自动变速器，其特征在于，所述离合机构包括固接在所述外传动套(4)上的传动毂(13)、固接在所述内传动套(3)上的环状底座(14)以及可摆动地连接在所述底座(14)上的离合器片(15)，所述传动毂(13)设有一沿所述底座(14)外缘间隔设置的包边(16)，所述离合器片(15)随底座(14)转动形成的离心力实现与所述包边(16)在贴合状态和分离状态间切换。9.根据权利要求8所述的一种自动变速器，其特征在于，所述离合器片(15)至少为两片，且沿所述底座(14)周向布置，所述离合器片(15)通过设于其首部的销轴(17)可摆动地连接在底座(14)上，相邻离合器片(15)的首端和尾部间通过拉簧(18)实现所述离合器片(15)在贴合状态以及分离状态间往复切换。10.根据权利要求9所述的一种自动变速器，其特征在于，所述离合器片(15)呈弧形，其首端设有一体成形且沿底座(14)径向设置的抵触柱(19)，所述抵触柱(19)的外延端可活动地抵触所述顶杆(11)外端，所述抵触柱(19)中段形成所述拉簧(18)固接工位。
【文档编号】F16H3/08GK205639385SQ201620483243
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】吴庆淼, 周骄, 王汝彪
【申请人】浙江尤奈特电机有限公司